钻孔灌注桩在深基坑围护施工中的应用与实践

李伟

（上海浩瀚置业发展有限公司，上海 201100）

1 概述

1.1 钻孔灌注桩技术

钻孔灌注桩通过机械钻孔在土基中形成桩孔，并在内部放置钢筋笼、灌注混凝土而成。该技术有施工简单、挤土效用小、桩径和桩长选择性多等优点。钻孔灌注桩施工技术广泛应用于建筑、道路和桥梁建设，在实际应用中取得了良好经济与社会效益[1]。

1.2 工程概况

本工程位于温州市瓯海区，东接龙霞路，西接花园路。规划总用地面积约62843.05 平方米，建筑占地面积18790.00平方米，地上总建筑面积约213569.99平方米。地下二层（中间局部地下一层），上部由16幢12-34层高层住宅、6幢1-3层商业及配套用房组成。

基坑临边场地情况如下：东侧边坡上口外侧距临时施工道路最近处约6m；距龙霞路（现有道路）最近处约22m，该路宽约22米。南侧边坡上口外侧距临时施工道路最近处约2m；距南侧新兴河最近处约16m，该河道宽约30m。西侧边坡上口距西侧围墙最近处约6.2m，距西侧花园路（现有道路）最近处约6.2m。围墙材质为轻质围墙，高度2.5米。北侧边坡上口外侧距临时施工道路最近处约2.5m；距东北角临时办公区围墙距离约10m，距办公用房最近处约12m；距南侧阁楼河最近处约25m，该河道宽约38m。

场地所属地貌单元为浙东南沿海冲（海）积平原。现场土层性质构成如表1。

表1 土层性质构成

2 基坑维护设计

2.1 基坑降水设计

2.1.1 坑外排水

地表用混凝土硬化封闭，坡顶四周杂填土进行夯实，在距放坡边线500mm位置处、边坡挡墙外设置300mm×400mm的环形砖砌场内排水沟（内粉），间隔20～25m设500mm×500mm×600mm的砖砌窨井，坑外周边每隔50m设800mm×800集水井，井深1.00m。

排水沟外侧1000mm范围内应进行地坪硬化，使地表水不易渗入基坑。弃水经三级沉淀池沉淀后排入周边道路市政雨水管网或直接排入南北两侧河流。地表用80mm厚C20素砼硬化封闭。有护坡面处设置A50@5000 PVC排水管（长度300mm）。栈桥位置围护口部未封闭，为防止地表水流入坑内，在围护口部设置临时截水沟及集水井，坡道两侧及坡道前部1000mm范围内采用砼硬化，设置排水沟。

如上部填土层中有较多水渗出，可采用∅48钢管或塑料管进行引水。

2.1.2 坑内降水

第一阶段、第三阶段采用自然地势进行排水。

第四阶段（第二阶段）基坑内地表水采用盲沟（利用后浇带下面埋设PVC管）、后浇带两端600mm×600mm×600mm集水井及设计集水井（集水井在坑中间的先排至后浇带）排水，保证开挖产生的地下水能及时排出到基坑外。在承台内挖250mm×250mm×250mm集水坑用水泵排至基坑四周排水系统。

基坑内采用轻型井点管进行降水（围护设计中未明确井点构造，须与围护设计单位协商）。

2.2 围梁及支撑的保护

基坑围护拆除方面，支撑拆除前应确保底板混凝土、换撑带强度达到设计的80%以上，以减少围护桩弯矩。根据施工部署合理安排内支撑拆除顺序，先拆支撑梁，再拆围梁（先拆北侧两个角撑，再拆南侧两个角撑，对称卸荷，保证支撑应力安全、平稳地传递到换撑结构上，实现基坑变形有效控制）。在围护结构拆除周期内加强对围护各方面的监测[2]。

围护拆除时，基坑及地下室的保护措施如下：

1）人工配合机械在基坑周边将围梁与支撑梁的连接处凿开但不凿断（保留钢筋），以减少大面积拆除时对围梁及围护结构的震动，避免围护止水帷幕漏水。

2）立柱桩所属节点先分割成独立的点，破碎时的震动不会相互影响形成共振，避免对结构的影响。

3）支撑拆除前在底板上铺设相应层数的废模板，以减少底板损伤，拆除剪力墙上方支撑时，应采用废模板覆盖保护钢筋及止水钢板。

4）支撑采用人工配合机械拆除时，应在支撑梁两侧搭设相应安全防护架，铺设脚手架，保证施工安全。

5）破碎后采用人工清理，将破碎的砼用人工铲入吊网内，再使用垂直调运工具吊出基坑，装车外运。

3 施工

3.1 施工技术要点

1）施工工艺流程：施工前准备工作→沟槽开挖→泥浆→钻孔→清孔→钢筋笼制作、运输及安装→灌注水下砼

2）沿围护中心线开挖宽1.0m、深1.0m的沟槽，把地面杂填土及矿渣挖除，露出原土地基。

3）钻孔地层大部分为粘性土与淤泥，先采用清水护壁，陆续钻进时，孔大的清水同钻锤削下来的粘土在钻孔回转搅动下自然形成泥浆，钻进过程中及时调整泥浆稠度，泥浆比重控制在1.1～1.3之间。

4）钻孔机就位后及时校正，保证平整、稳固，使钻进不发生倾斜或移动。

5）安设起吊系统将钻斗吊起，徐徐放进护筒内，在护筒内先放好十字架，十字架中心应与护筒中心重合，安装好转盘，确保钻斗中心与护筒中心一致。

6）启动钻孔机，0.5～1.0m深检查一切正常后，继续钻进，由于本工程桩位处很大一部分为回填土，钻进时出现漏浆，提起钻斗，孔内倒入粘土，再放下钻斗，倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，继续钻进[6]。

7）清孔采用钻孔清孔法，待钻至设计标高后立即开始清孔，直到清除孔底沉渣厚度＜200mm，达到设计要求后半小时内必须灌注砼。

8）钢筋笼起吊入孔后，用Ф12钢筋固定在钻机上，以防钢筋笼下沉。为防止钢筋笼在砼灌注过程中上浮，用钢管连接钻机压住。

9）钢筋笼一次制作完毕，制作过程中保证骨架位置准确。对准孔位置吊直扶稳或用导向钢筋缓慢送入孔内，不允许碰孔壁，本工程围护桩共制作两节钢筋笼，用电焊连接。

10）钢筋笼放进孔内，在测得孔底沉渣厚度小于200mm后，半小时内立即灌注桩身砼，桩身砼充盈系数为大于1.1。

11）首批灌注砼时，导管下口离孔底50cm，使隔水塞及砼能顺利排出，第一次混凝土灌入量应大于2m3。

12）灌注水下砼主要流程见图1。

图1 灌注水下砼主要流程

3.2 基坑开挖要求

3.2.1 开挖原则

“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”，分区、分块、对称、平衡、限时，并配以机挖、人修和“五边”（边挖、边凿、边铺、边浇、边砌）的方法进行开挖[4]。

3.2.2 开挖注意事项

1）标高控制。基坑底标高的控制水准点由测量技术人员校核，将水平高度测设到基坑周边较稳定处，如周边工程桩上，做好标志。坑底土方开挖出现超深时，必须采用碎石填平，杜绝松土回填。

2）成品保护。加强对土方开挖全过程管理，严禁挖机碰撞工程桩、边坡支护。

3）验槽。在基槽土方人工清底、轴线标高引入到位后，及时和设计单位、勘察、建设、监理单位联系，组织有关人员进行地基验槽，验收合格后即可做垫层。

4）放样。施工时应控制混凝土垫层的高度，顶面标高。施工完成后在混凝土垫层的表面将轴线、梁宽度、基础底板宽度弹出墨线，为基础混凝土施工做准备。

5）防渗漏。开挖过程中加强对新老水泥搅拌桩止水帷幕的观察，如出现渗漏，及时截流封堵。

6）挖机工作时，履带距离工作面基坑边缘不少于1m，运输车轮胎距离沟及基坑边缘不少于1.5m。

7）相邻挖土施工段边坡按1:3留坡。

3.3 垫层施工

机械挖土至底板底标高后立即进行人工修土和设置垫层，必须在4小时内完成，基坑周边8m范围内垫层及时完成300mm厚C20混凝土加强垫层施工，其余当天完成。待板底垫层施工完毕后，方可二次开挖承台和集水井，且边挖边设垫层及砖胎膜，开挖过程中不得损坏工程桩、支护桩及立柱桩。基础施工前须先做好底板部分支撑板带，设支撑板带前把支护桩表面清理干净，确保支护桩与板带可靠接触。

3.4 截桩工程

为避免工程桩在土方施工期间受损，截桩施工必须穿插在土方施工全过程中，即按土方施工工艺分层开挖，截桩也必须分段截桩。在土方开挖前，用白灰等标识工程桩位置，防止挖土机械撞击或挖断工程桩；对于超高工程桩，应分段截断，每段长度不得超过1.0m。开挖时桩顶部应妥善保护，防止挖土机械撞击破坏工程桩。工程桩暴露后把吊筋割除，截桩采用人力及空气压缩机配风镐击碎，先剥出桩内钢筋，用气割割断钢筋后，用截桩机凿断砼桩身。人工用钢丝绳捆好砼桩，利用挖机铲斗配合塔吊将砼桩吊出基坑装车外运，严禁将截下的桩堆放在围护桩上方或场地内。施工过程中不允许使用挖机铲斗将桩身拔出，以免破坏工程桩。最后一节截桩时预留300mm长度，用小锤人力修到设计标高，以确保桩顶高出垫层面50mm或100mm。

4 基坑变形监测

基坑土体开挖施工期间加强对基坑支护结构、工程桩、周边环境、道路、土体及地下管线的观察，发现异常情况及时采取有效措施。

4.1 基坑监测内容

1）深层土体位移监测

在基坑支护结构较薄弱和较重要部位设置一定数量的深层土体位移观测孔。测斜孔在土体开挖前10天埋设[2]。

2）基坑顶水平兼竖向位移监测

基坑顶间隔15～20m设置1个水平兼竖向位移监测点，随时掌握环梁、支护桩的水平、竖向位移变化情况。

3）支撑轴力监测。指定支撑位置（支撑1/3跨处设置）进行监测，以掌握基坑开挖过程中杆件轴力的变化情况，轴力观测应注意气温变化对轴力数据的影响[5]。

4）立柱竖向位移监测。在指定立柱桩顶设置并进行监测，以掌握基坑开挖过程立柱沉降的变化情况。

5）高位桩顶水平位移监测。指定高位桩或无地下室基础顶设置，观测基坑开挖过程中高位桩顶位移情况。

6）建筑物水平位移监测。在指定建筑物角点设置水平位移监测点进行监测，以掌握基坑开挖过程中建筑物的变化情况。

7）监测频率。所有监测内容的监测点在安装、埋设完毕后，以连续至少2次观测值较差的观测精度范围内的平均值作为监测点初始值（零值）。基坑开挖至-3.400m设置支撑和环梁，应每2天定期观测一次，从-3.400m至坑底以及底板结构施工完毕前，应每天观测一次。基础底板施工完毕至±0.000结构施工阶段，监测可逐步放宽至2～5天观察一次；如果发现基坑有异常变化情况，则应每天增加监测次数（2-3次），并及时通知有关人员协商处理[3]。见表2。

表2 基坑监测报警值

4.2 项目部监测

项目部组织专人对基坑开挖进行监测。

1）监测内容。监测周边临设及地表的沉降或开裂情况。本工程周边监测重点是基坑南侧和西侧高位桩、西侧支撑梁上砖墙挡土墙；东侧、南侧及北侧边坡护坡的位移及松动鼓起现象；东侧办公区、生活区的临时围墙、施工临时围墙位移情况；支护结构侧壁的渗漏水情况，塔吊桩、工程桩的偏位情况[2]。2）监测方法。设置几个固定的沉降及位移观测点，采用水准仪和全站仪进行沉降和位移监测，其余可通过肉眼直接进行观察。3）监测频率。第二阶段后期为一天3次，上班前、中午及下班后。其余阶段至少一天1次。

5 结语

通过案例施工验证了钻孔灌注桩适用于深基坑维护施工，降低了工程造价，有良好社会与经济效益。